Fibre de zircone

Qu'est-ce que la fibre de zircone ?

Les produits composés de fibre de zircone Zircar Zirconia Inc. ont une résistance aux hautes températures et aux agents chimiques très élevés. La fibre de zircone a la conductivité thermique la plus faible de tous les produits fibreux réfractaires disponibles sur le marché. Sa température d’utilisation en pointe est de 2 200 °C et la fusion débute à 2 500 °C bien que des variations soient possibles en fonction des produits. Les textiles sont constitués de fils monofilaments et sont dépourvus de tout liant organique.

Fabrication de la fibre de zircone

La fibre ZYBF est le résultat du procédé Zircar qui reproduit la structure physique brute d'une fibre organique dans une structure en fibre céramique par microphagie. Généralement, cette fibre a un diamètre de 6 à 10 μm et une surface extérieure dentelée.

Toutes les fibres de zircone en vrac sont stabilisées avec environ 10 % en poids d’oxyde d’yttrium. Il stabilise la structure quadratique de la zircone en empêchant la transformation du cristal monoclinique en cristal quadratique ce qui a normalement lieu à 1 170 °C dans la zircone pure non stabilisée ou partiellement stabilisée. Cette transition indésirable provoque un changement de volume de l'ordre de 11 % au niveau de la taille de la cellule unitaire du cristal, ce qui peut provoquer des microfissures ainsi qu’une réduction de la résistance physique.

La ZYBF est un semi-conducteur électrique à température élevée. Cette conductivité résulte des différentes valences de Zr +4 et d’Y +3 : vers 750 °C, les ions d'oxygène sont incités à circuler à travers la structure de la zircone stabilisée. Ce phénomène est le fondement des capteurs d'oxygène à base de zircone.

Application de la fibre de zircone 

• Isolation thermique dans les fours de croissance de cristaux
• Filtration de gaz chaud
• Séparateur dans les batteries nickel/hydrogène
• Séparateur dans les piles à combustible haute température
• Support de catalyseur
• Renfort pour matériaux ablatifs

Caractéristiques générales de la fibre zircone de Zirconia

Principales caractéristiques

• Conduction thermique très faible
• Haute pureté
• Stabilité à très haute température
• Fibre stabilisée avec 10 % en poids d’oxyde d’yttrium

Propriétés thermiques

• Utilisation possible jusqu’à environ 2 200 °C
• Point de fusion : 2 500 °C
• Excellente isolation thermique

Santé et sécurité

• Stockage possible comme produit non dangereux
  

Caractéristiques chimiques

• Très bonne résistance aux métaux fondus
• Pas de mouillage par les métaux en fusion : aluminium, acier, cuivre…
• Résistance aux acides minéraux en ébullition pour de courtes durées
  

Avantages de la fibre de zircone haute température

• Faible conductivité thermique
• Faible stockage de la chaleur
• Stabilité thermique extrêmement élevée
• Fibres stabilisées avec environ 10 % en poids d'oxyde d'yttrium
• Structure légère
• Bonne résistance aux environnements corrosifs, oxydants et réducteurs
• Très bonne flexibilité même à 1 350 °C

Produits en fibre de zircone

Feutre en zircone ZYF

Les feutres « aiguilletés » ZYF sont constitués à 100 % de fibre de zircone de 4 à 6 µm de diamètre, stabilisées à l’oxyde d’yttrium. Ces produits légers et très poreux sont des isolants thermiques efficaces pour les fours à croissance cristalline, les séparateurs de cellules électrolytiques ou encore les supports d’enfournement. Ils sont entièrement constitués de fibres inorganiques et ne contiennent aucun liant. Ils se découpent aisément pour des applications sur mesure. Les feutres ZYF ne subissent pas de changement de phase au cours des cycles de température et conservent leurs propriétés jusqu’à 2 000 °C. Conçus pour être utilisés dans des environnements hautement corrosifs et à des températures élevées, ils ne sont pas réactifs aux vapeurs alcalines, aux sels et aux solutions chaudes concentrées. Ils sont également efficaces en atmosphère fortement oxydante et réductrice. Ils ne mouillent pas au contact de la plupart des métaux en fusion.

Tube en zircone avec liant silice ZYC

Les tubes ZYC de Zircar Zirconia sont des structures rigides, réfractaires et autoportantes, composées de fibre de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium et liées à de la silice. Ce mélange uniforme permet l'usinage de formes complexes avec des tolérances élevées. De plus, le ZYC ne contient aucun liant organique et ne produit ni fumée ni odeur lorsqu'il est chauffé. Les tubes ZYC sont dotés d'une faible conductivité thermique et d'une bonne résistance aux chocs thermiques. Ils conviennent donc parfaitement pour les applications d'isolation et de protection à des températures très élevées. Le ZYC dispose d'une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 1 650 °C.

Plaques, disques et tubes haute densité en zircone FBD

Le type FBD est le matériau à base de zircone le plus résistant et le plus stable de la gamme de Zircar Zirconia. Les plaques, disques et tubes de type FBD sont des structures uniformes, rigides et réfractaires composées de fibre de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium. Ce produit à haute densité est idéal pour les applications d'isolation thermique et de protection dans des conditions de températures très élevées et dans des atmosphères variées. Le FBD est fritté à haute température et est fortement lié, ce qui garantit une utilisation quasiment exempte de poussière. Cette forte liaison permet un usinage avec des tolérances serrées.

Le FBD dispose d'une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 2 000 °C et peut être utilisé à des températures plus élevées si l’application supporte un frittage. Sa bonne résistance à chaud lui permet d’être utilisé jusqu'à 1 700 °C comme gaine de protection, isolant de fours industriels ou support d'enfournement pour des charges pesant le double de son poids. Ce produit est usinable avec de l’outillage conventionnel.

Plaques, disques et tubes en zircone ZYFB

Les plaques, disques et tubes ZYFB sont des structures rigides et réfractaires composées de fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium. Ces produits sont spécialement conçus pour les applications d'isolation thermique dans des conditions de températures très élevées et dans les environnements sévères. Un frittage à haute température confère aux produits ZYFB une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 1 650 °C. Leur bonne résistance à chaud leur permet d’être utilisés jusqu'à 1 400 °C comme isolant dans les fours de fusion du verre, écran thermique ou encore support d'enfournement pour des charges pesant le double de son poids.

Les plaques, disques et tubes ZYFB sont disponibles en deux densités différentes :

• ZYFB-3 : masse volumique apparente de 0,48 g/cm³ et conductivité

thermique extrêmement faible.

• ZYFB-6 : masse volumique apparente de 0,96 g/cm³ et meilleure résistance mécanique que le ZYFB-3.

Ils sont usinables avec de l’outillage conventionnel.

Poudres en zircone ZYP

La poudre ZYP est ultra-fine, hautement réactive et composée de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium. Elle est disponible en trois valeurs différentes de surface spécifique :

• ZYP-30 : surface spécifique de 25 à 35 m²/g
• ZYP-40 : surface spécifique de 35 à 45 m²/g
• ZYP-55 : surface spécifique de 50 à 60 m²/g

Le frittage des particules de poudre ZYP débute autour de 900 °C et ne contient aucun liant. Il est possible de créer des pièces céramiques en zircone approchant la densité théorique en utilisant du ZYP à seulement 1 450 °C. La poudre ZYP s’utilise dans la filtration, la fabrication de capteurs d’oxygène, le revêtement de barrière thermique ou encore les inhibiteurs de croissance de grains pour les céramiques non oxydées.

Fibre de zircone en vrac ZYBF

La fibre de zircone en vrac ZYBF existe en trois formes différentes résistant jusqu’à 2 200 °C. Ce matériau polycristallin est stabilisé par de l'oxyde d'yttrium et peut être moulé sous vide en éléments rigides, utilisé comme isolant en vrac dans des cavités ou ajouté à des pièces céramiques ou à des revêtements pour servir de renforcement. 

La fibre de zircone en vrac se distingue par sa longueur, sa surface spécifique, la taille et porosité de ses cristallites. Généralement, la fibre de zircone a un diamètre de 6 à 10 microns et une surface extérieure dentelée.

Tissu en zircone ZYW

Les tissus ZYW sont des textiles flexibles constitués de fibre de zircone stabilisée avec environ 10 % en poids d'oxyde d'yttrium. Les tissus sont composés de monofilaments continus, interverrouillés mécaniquement pour former une structure tissée. Cette fabrication garantit une résistance thermique et chimique extrême sous une forme flexible. Parmi tous les matériaux réfractaires de même catégorie disponibles sur le marché, les tissus ZYW présentent la conductivité thermique la plus faible. Ils peuvent être utilisés comme séparateurs de batterie à haute énergie, comme isolant thermique dans les fours de croissance de cristaux et comme filtre à gaz chauds. Ils se découpent aisément sur mesure.

Tricot en zircone ZYK-15

Le tricot en zircone ZYK-15 se compose de filaments continus de fibre de zircone stabilisée avec environ 10 % en poids d'oxyde d'yttrium. Sa conductivité thermique est la plus faible parmi les produits similaires. Il résiste à des températures de pointe allant jusqu’à 2 200 °C sans dégazage et reste flexible jusqu’à 1 350 °C. Ce produit est uniquement vendu sous forme de feuille. Il est utilisé dans de nombreux cas, notamment dans la séparation de batteries à haute énergie, l’isolation thermique des fours de croissance cristalline et la filtration de gaz chauds.

Les grandeurs physiques de cette documentation sont données à titre indicatif et ne représentent en aucun cas un engagement contractuel. Merci de consulter notre service technique pour tout renseignement complémentaire